JP2006349398A

JP2006349398A - ２軸移動機構および塗膜付着強度・せん断強度測定装置

Info

Publication number: JP2006349398A
Application number: JP2005173418A
Authority: JP
Inventors: Itsuo Nishiyama; 逸雄西山
Original assignee: Daipura Uintesu Kk
Current assignee: Daipura Uintesu Kk
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: JP4053552B2

Abstract

【課題】高い位置精度で切刃（５）を水平移動・垂直移動させる。
【解決手段】第１辺（２１）を水平に保って基台（１）に支持され且つ第２辺（２２）を第１辺（２１）と平行を保って弾性変形しうる水平用弾性平行リング（２）、第１辺（３１）を垂直に保って水平用弾性平行リング（２）の第２辺（２２）に支持され且つ第２辺（３２）を第１辺（３１）と平行を保って弾性変形しうる垂直用弾性平行リング（３）、水平用弾性平行リング（２）の第２辺（２２）の一端に水平力Ｆｈを加えて水平用弾性平行リング（２）を弾性変形させる水平用フォースコイル（６）および垂直用弾性平行リング（３）の第２辺（３２）の一端に垂直力Ｆｖを加えて垂直用弾性平行リング（３）を弾性変形させる垂直用フォースコイル（７）を具備する。
【効果】摺動部分がないため、クリアランスがなく、高い位置精度で切刃（５）を水平移動・垂直移動させることが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、２軸移動機構および塗膜付着強度・せん断強度測定装置に関し、さらに詳しくは、クリアランスがなく、高い位置精度で水平移動・垂直移動させうる２軸移動機構、および、該２軸移動機構を利用し、圧力の安定した検知が可能であり、且つ、水平圧力が垂直圧力の測定に影響を与えたり、垂直圧力が水平圧力の測定に影響を与えたりすることがない塗膜付着強度・せん断強度測定装置に関する。

従来、垂直移動モータにより垂直移動する垂直ステージを、水平移動モータにより水平移動する水平ステージに支持した２軸移動機構、および、その２軸移動機構の垂直ステージに垂直圧力検知器を取り付け、その垂直圧力検知器に水平圧力検知器を取り付け、その水平圧力検知器に切刃を取り付けた塗膜付着強度・せん断強度測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、垂直力を印加するのにフォースコイルを用いた微小硬さ試験機が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−２５４８９４号公報特開２００３−３３７０９４号公報

上記従来の塗膜付着強度・せん断強度測定装置では、水平ステージや垂直ステージを摺動させるためのクリアランス（隙間、遊び）があるため、位置精度が低下する問題点がある。また、ステージの摺動に伴う摩擦抵抗があるため、圧力の検知が不安定になる問題点がある。さらに、垂直圧力検知器に水平圧力検知器を取り付けているため、水平力が垂直力の測定に影響を与えたり、垂直力が水平力の測定に影響を与え、誤差が生じる問題点がある。
そこで、本発明の第１の目的は、クリアランスがなく、高い位置精度で水平移動・垂直移動させうる２軸移動機構を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、本発明の２軸移動機構を利用し、圧力の安定した検知が可能であり、且つ、水平力が垂直力の測定に影響を与えたり、垂直力が水平力の測定に影響を与えたりすることがない塗膜付着強度・せん断強度測定装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、第１辺（２１）を水平に保って基台（１）に支持され且つ第２辺（２２）を前記第１辺（２１）と平行を保って弾性変形しうる水平用弾性平行リング（２）と、第１辺（３１）を垂直に保って前記水平用弾性平行リング（２）の前記第２辺（２２）に支持され且つ第２辺（３２）を前記第１辺（３１）と平行を保って弾性変形しうる垂直用弾性平行リング（３）と、前記水平用弾性平行リング（２）の前記第２辺（２２）の一端に水平力Ｆｈを加えて前記水平用弾性平行リング（２）を弾性変形させるための水平変位付与手段（６）と、前記垂直用弾性平行リング（３）の前記第２辺（３２）の一端に垂直力Ｆｖを加えて前記垂直用弾性平行リング（３）を弾性変形させるための垂直変位付与手段（７）とを具備したことを特徴とする２軸移動機構を提供する。
上記第１の観点による２軸移動機構では、水平用弾性平行リング（２）と垂直用弾性平行リング（３）とを用いることにより摺動部分をなくしたため、クリアランスがなく、高い位置精度で水平移動・垂直移動させることが出来る。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による２軸移動機構において、前記水平用弾性平行リング（２）の内部空間に前記垂直用弾性平行リング（３）が在ることを特徴とする２軸移動機構を提供する。
上記第２の観点による２軸移動機構では、水平用弾性平行リング（２）の内部に垂直用弾性平行リング（３）を収容したため、全体を小型化することが出来る。

第３の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点による２軸移動機構と、前記水平力Ｆｈを測定するための水平力測定手段（４０）と、水平変位量を測定するための水平変位量測定手段（９）と、前記垂直力Ｆｖを測定するための垂直力測定手段（４０）と、垂直変位量を測定するための垂直変位測定手段（１１）と、前記垂直用弾性平行リング（３）の前記第２辺（３２）に直接または間接的に取り付けられた切刃（５）とを有することを特徴とする塗膜付着強度・せん断強度測定装置（１００）を提供する。
上記第３の観点による塗膜付着強度・せん断強度測定装置（１００）では、本発明の２軸移動機構を利用するため、高い位置精度で切刃を水平移動・垂直移動させることが出来る。また、ステージの摺動に伴う摩擦抵抗がなく、圧力の安定した検知が可能である。さらに、水平力が垂直力の測定に影響を与えたり、垂直力が水平力の測定に影響を与えたりすることがなく、誤差が生じない。

第４の観点では、本発明は、第１辺（３１）を垂直に保って基台（１）に支持され且つ第２辺（３２）を前記第１辺（３１）と平行を保って弾性変形しうる垂直用弾性平行リング（３）と、第１辺（２１）を水平に保って前記垂直用弾性平行リング（３）の前記第２辺（３２）に支持され且つ第２辺（２２）を前記第１辺（２１）と平行を保って弾性変形しうる水平用弾性平行リング（２）と、前記垂直用弾性平行リング（３）の前記第２辺（３２）の一端に垂直力Ｆｖを加えて前記垂直用弾性平行リング（３）を弾性変形させるための垂直変位付与手段（７）と、前記水平用弾性平行リング（２）の前記第２辺（２２）の一端に水平力Ｆｈを加えて前記水平用弾性平行リング（２）を弾性変形させるための水平変位付与手段（６）とを具備したことを特徴とする２軸移動機構を提供する。
上記第４の観点による２軸移動機構では、水平用弾性平行リング（２）と垂直用弾性平行リング（３）とを用いることにより摺動部分をなくしたため、クリアランスがなく、高い位置精度で水平移動・垂直移動させることが出来る。

第５の観点では、本発明は、前記第４の観点による２軸移動機構において、前記垂直用弾性平行リング（３）の内部空間に前記水平用弾性平行リング（２）が在ることを特徴とする２軸移動機構を提供する。
上記第５の観点による２軸移動機構では、垂直用弾性平行リング（３）の内部に水平用弾性平行リング（２）を収容したため、全体を小型化することが出来る。

第６の観点では、本発明は、前記第４または前記第５の観点による２軸移動機構と、前記垂直力Ｆｖを測定するための垂直力測定手段（４０）と、垂直変位量を測定するための垂直変位測定手段（１１）と、前記水平力Ｆｈを測定するための水平力測定手段（４０）と、水平変位量を測定するための水平変位量測定手段（９）と、前記水平用弾性平行リング（２）の前記第２辺（２２）に直接または間接的に取り付けられた切刃（５）とを有することを特徴とする塗膜付着強度・せん断強度測定装置（２００）を提供する。
上記第６の観点による塗膜付着強度・せん断強度測定装置（２００）では、本発明の２軸移動機構を利用するため、高い位置精度で切刃を水平移動・垂直移動させることが出来る。また、ステージの摺動に伴う摩擦抵抗がなく、圧力の安定した検知が可能である。さらに、水平力が垂直力の測定に影響を与えたり、垂直力が水平力の測定に影響を与えたりすることがなく、誤差を生じない。

本発明の２軸移動機構によれば、水平用弾性平行リング（２）と垂直用弾性平行リング（３）とを用いて摺動部分をなくしたため、クリアランスがなく、高い位置精度で水平移動・垂直移動させることが出来る。
本発明の塗膜付着強度・せん断強度測定装置によれば、本発明の２軸移動機構を利用するため、高い位置精度で切刃を水平移動・垂直移動させることが出来る。また、圧力の安定した検知が可能になる。さらに、水平力が垂直力の測定に影響を与えたり、垂直力が水平力の測定に影響を与えたりすることがなく、誤差を生じない。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る塗膜付着強度・せん断強度測定装置１００の構成説明図である。
この塗膜付着強度・せん断強度測定装置１００は、基台１と、第１辺２１を水平に保って基台１に支持され且つ第２辺２２を第１辺２１と平行を保って弾性変形しうる水平用弾性平行リング２と、第１辺３１を垂直に保って水平用弾性平行リング２の第２辺２２にスペーサ１２を介して支持され且つ第２辺３２を第１辺３１と平行を保って弾性変形しうる垂直用弾性平行リング３と、水平用弾性平行リング２の第２辺２２の一端に水平ロッド６ａを介し水平力Ｆｈを加えて図２の示すように水平用弾性平行リング２を弾性変形させるための水平用フォースコイル６と、垂直用弾性平行リング３の第２辺３２の一端に垂直ロッド７ａを介して垂直力Ｆｖを加えて図２に示すように垂直用弾性平行リング３を弾性変形させるための垂直用フォースコイル７と、水平変位量を測定するための水平位置センサ９と、垂直変位量を測定するための垂直位置センサ１１と、垂直用弾性平行リング３の第２辺３２に取付治具４を介して取り付けられた切刃５と、昇降機構１３により昇降される昇降台１４と、試料Ｓを固定するために昇降台１４に設置された真空チャック１５と、垂直力Ｆｖ＝０のときに取付治具４や切刃５の重量で垂直用弾性平行リング３が弾性変形しないように取付治具４や切刃５の重量を支えるための支点４１，天秤４２および重り４３と、出力インタフェース４０ａを介して水平用フォースコイル６，垂直用フォースコイル７および昇降機構１３を駆動すると共に入力インタフェース４０ｂを介して水平位置センサ９および垂直位置センサ１１の出力を読み込み且つ水平用フォースコイル６の駆動信号から水平力Ｆｈを取得し垂直用フォースコイル７の駆動信号から垂直力Ｆｖを取得するパソコン４０とを具備している。

パソコン４０は、試料Ｓに切刃５を切り込ませない状態で、水平力Ｆｈを加えて水平変位量を測定し、水平力オフセット量として記憶すると共に、垂直力Ｆｖを加えて垂直変位量を測定し、垂直力オフセット量として記憶している。そして、試料Ｓに切刃５を切り込ませた状態で、測定した水平変位量に対応する水平力オフセット量を読み出し、取得した水平力Ｆｈから水平力オフセット量を差し引くと共に、測定した垂直変位量に対応する垂直力オフセット量を読み出し、取得した垂直力Ｆｖから垂直力オフセット量を差し引いている。

実施例１の塗膜付着強度・せん断強度測定装置１００によれば、摺動部分がないため、クリアランスがなく、高い位置精度で切刃５を水平移動・垂直移動させることが出来る。また、また、摺動に伴う摩擦抵抗がないため、水平力Ｆｈおよび垂直力Ｆｖの安定した検知が可能である。さらに、水平力Ｆｈが垂直力Ｆｖの測定に影響を与えたり、垂直力Ｆｖが水平力Ｆｈの測定に影響を与えたりすることがなく、誤差を生じない。

図３は、実施例２に係る塗膜付着強度・せん断強度測定装置２００の構成説明図である。
この塗膜付着強度・せん断強度測定装置２００は、基台１と、第１辺３１を垂直に保って基台１に支持され且つ第２辺３２を第１辺３１と平行を保って弾性変形しうる垂直用弾性平行リング３と、第１辺２１を水平に保って垂直用弾性平行リング３の第２辺３２にスペーサ１２を介して支持され且つ第２辺２２を第１辺２１と平行を保って弾性変形しうる水平用弾性平行リング２と、垂直用弾性平行リング３の第２辺３２の一端に垂直ロッド７ａを介し垂直力Ｆｖを加えて垂直用弾性平行リング３を弾性変形させるための垂直用フォースコイル７と、水平用弾性平行リング２の第２辺２２の一端に水平ロッド６ａを介して水平力Ｆｖを加えて水平用弾性平行リング２を弾性変形させるための水平用フォースコイル６と、垂直変位量を測定するための垂直位置センサ１１と、水平変位量を測定するための水平位置センサ９と、水平用弾性平行リング２の第２辺２２に取付治具４を介して取り付けられた切刃５と、昇降機構１３により昇降される昇降台１４と、試料Ｓを固定するために昇降台１４に設置された真空チャック１５と、垂直力Ｆｖ＝０のときに水平用弾性平行リング２や取付治具４や切刃５の重量で垂直用弾性平行リング３が弾性変形しないように水平用弾性平行リング２や取付治具４や切刃５の重量を支えるための支点４１，天秤４２，重り４３およびフック部材４４と、出力インタフェース４０ａを介して水平用フォースコイル６，垂直用フォースコイル７および昇降機構１３を駆動すると共に入力インタフェース４０ｂを介して水平位置センサ９および垂直位置センサ１１の出力を読み込み且つ水平用フォースコイル６の駆動信号から水平力Ｆｈを取得し垂直用フォースコイル７の駆動信号から垂直力Ｆｖを取得するパソコン４０とを具備している。

実施例２の塗膜付着強度・せん断強度測定装置２００によれば、摺動部分がないため、クリアランスがなく、高い位置精度で切刃５を水平移動・垂直移動させることが出来る。また、また、摺動に伴う摩擦抵抗がないため、水平力Ｆｈおよび垂直力Ｆｖの安定した検知が可能である。さらに、水平力Ｆｈが垂直力Ｆｖの測定に影響を与えたり、垂直力Ｆｖが水平力Ｆｈの測定に影響を与えたりすることがなく、誤差を生じない。

水平力Ｆｈや垂直力Ｆｖを実測するために、はかりロードセルや圧電素子を備えてもよい。

本発明の塗膜付着強度・せん断強度測定装置は、塗料の付着強度やせん断強度を測定するのに利用できる。

実施例１に係る塗膜付着強度・せん断強度測定装置を示す構成説明図である。実施例１に係る弾性平行リングの弾性変形を示す説明図である。実施例２に係る塗膜付着強度・せん断強度測定装置を示す構成説明図である。

符号の説明

１基台
２水平用弾性平行リング
３垂直用弾性平行リング
４取付治具
５切刃
６水平用フォースコイル
７垂直用フォースコイル
９水平位置センサ
１１垂直位置センサ
２１水平用弾性平行リングの第１辺
２２水平用弾性平行リングの第２辺
３１垂直用弾性平行リングの第１辺
３２垂直用弾性平行リングの第２辺
４０パソコン
１００，２００塗膜付着強度・せん断強度測定装置

Claims

第１辺（２１）を水平に保って基台（１）に支持され且つ第２辺（２２）を前記第１辺（２１）と平行を保って弾性変形しうる水平用弾性平行リング（２）と、第１辺（３１）を垂直に保って前記水平用弾性平行リング（２）の前記第２辺（２２）に支持され且つ第２辺（３２）を前記第１辺（３１）と平行を保って弾性変形しうる垂直用弾性平行リング（３）と、前記水平用弾性平行リング（２）の前記第２辺（２２）の一端に水平力Ｆｈを加えて前記水平用弾性平行リング（２）を弾性変形させるための水平変位付与手段（６）と、前記垂直用弾性平行リング（３）の前記第２辺（３２）の一端に垂直力Ｆｖを加えて前記垂直用弾性平行リング（３）を弾性変形させるための垂直変位付与手段（７）とを具備したことを特徴とする２軸移動機構。
請求項１に記載の２軸移動機構において、前記水平用弾性平行リング（２）の内部空間に前記垂直用弾性平行リング（３）が在ることを特徴とする２軸移動機構。
請求項１または請求項２に記載の２軸移動機構と、前記水平力Ｆｈを測定するための水平力測定手段（４０）と、水平変位量を測定するための水平変位量測定手段（９）と、前記垂直力Ｆｖを測定するための垂直力測定手段（４０）と、垂直変位量を測定するための垂直変位測定手段（１１）と、前記垂直用弾性平行リング（３）の前記第２辺（３２）に直接または間接的に取り付けられた切刃（５）とを有することを特徴とする塗膜付着強度・せん断強度測定装置。
第１辺（３１）を垂直に保って基台（１）に支持され且つ第２辺（３２）を前記第１辺（３１）と平行を保って弾性変形しうる垂直用弾性平行リング（３）と、第１辺（２１）を水平に保って前記垂直用弾性平行リング（３）の前記第２辺（３２）に支持され且つ第２辺（２２）を前記第１辺（２１）と平行を保って弾性変形しうる水平用弾性平行リング（２）と、前記垂直用弾性平行リング（３）の前記第２辺（３２）の一端に垂直力Ｆｖを加えて前記垂直用弾性平行リング（３）を弾性変形させるための垂直変位付与手段（７）と、前記水平用弾性平行リング（２）の前記第２辺（２２）の一端に水平力Ｆｈを加えて前記水平用弾性平行リング（２）を弾性変形させるための水平変位付与手段（６）とを具備したことを特徴とする２軸移動機構。
請求項４に記載の２軸移動機構において、前記垂直用弾性平行リング（３）の内部空間に前記水平用弾性平行リング（２）が在ることを特徴とする２軸移動機構。
請求項４または請求項５に記載の２軸移動機構と、前記垂直力Ｆｖを測定するための垂直力測定手段（４０）と、垂直変位量を測定するための垂直変位測定手段（１１）と、前記水平力Ｆｈを測定するための水平力測定手段（４０）と、水平変位量を測定するための水平変位量測定手段（９）と、前記水平用弾性平行リング（２）の前記第２辺（２２）に直接または間接的に取り付けられた切刃（５）とを有することを特徴とする塗膜付着強度・せん断強度測定装置。